橋梁工程機械設(shè)備技術(shù)改造分析

朱彥魯

（中鐵十六局集團第一工程有限公司，北京 101300）

橋梁工程機械設(shè)備技術(shù)改造分析

朱彥魯

（中鐵十六局集團第一工程有限公司，北京 101300）

橋梁工程機械設(shè)備作為橋梁施工中的重要設(shè)施，機械設(shè)備的數(shù)量、技術(shù)先進程度直接決定了橋梁施工企業(yè)的技術(shù)水平。為了適應(yīng)不斷發(fā)展的橋梁工程施工要求，需要做好橋梁機械設(shè)備的升級改造工作。以實際工程為例，將常規(guī)900 t分體運架設(shè)備改造成變位平臺式穿隧道運架一體機，給出相應(yīng)改造方案及先關(guān)改造技術(shù)的具體實施。

機械設(shè)備；PCL；設(shè)備技術(shù)改造

10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2017.05.41

0 前言

在我國經(jīng)濟快速發(fā)展的形式下，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和發(fā)展模式不斷的升級調(diào)整，企業(yè)的生產(chǎn)和發(fā)展與技術(shù)水平的相關(guān)度日益提升。在橋梁工程過程中普遍存在機械設(shè)備技術(shù)水平不高、能耗大、加工效率低等方面的問題，對施工企業(yè)的綜合競爭力造成了非常大的影響，為了適應(yīng)市場競爭需要努力提高機械設(shè)備質(zhì)量，并對設(shè)備進行技術(shù)改造，促進企業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

1 工程概況

某鐵路工程為有碴軌道客運專線，設(shè)計時速250 km，線間距為4.6 m。該項目管段有13座隧道，隧道設(shè)計半徑為6410 mm，為了減少穿隧道運架梁的困難，隧道半徑改為6510 mm。根據(jù)梁場的布置情況，施工過程中運架設(shè)備從11座隧道穿過，工況較為復(fù)雜，如果選用傳統(tǒng)的分離式運架設(shè)備，會遇到架橋級無法穿過隧道架梁、運梁車無法從隧道穿過等技術(shù)難題，針對上述情況，需要改造常規(guī)900 t分體式運架設(shè)備。

2 改造方案

在對方案的可行性進行分析后，決定將常規(guī)900 t分體運架設(shè)備按照變位平臺式穿隧道運架一體機進行改造。通過采用這種改造方法可以實現(xiàn)主機自行從喂梁臺座上取梁，在導(dǎo)梁的尾部布設(shè)了變位平臺，通過對變位平臺的高度進行調(diào)整，可以對導(dǎo)梁尾部上軌道面相對于橋臺或已架橋面的高度進行調(diào)整，主機作業(yè)過程中可以不受隧道內(nèi)壁空間的限制，在路基平整、橋面接口平整、駕駛?cè)藛T技術(shù)嫻熟的情況下空載運行速度可以達到7 km/h,重載運輸速度可以達到4.6 km/h。設(shè)備經(jīng)過改造后，施工效率和施工安全性顯著提升。主要組成結(jié)構(gòu)包括動力系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)、變位平臺裝置、液壓系統(tǒng)、走行系統(tǒng)、支腿系統(tǒng)等。圖1是變位平臺式運架一體機現(xiàn)場照片。

圖1 變位平臺式運架一體機的結(jié)構(gòu)

3 機械設(shè)備改造技術(shù)分析

現(xiàn)有的分體式900 t運架設(shè)備，按照第三種方案改造成可穿隧道的900 t運架一體機，可從3個系統(tǒng)描述。

3.1 原設(shè)備的液壓系統(tǒng)利用

新造900 t穿隧道式運架一體機，需要液壓油缸116條，其中輪組轉(zhuǎn)向油缸32條，擬采用原運梁車輪組轉(zhuǎn)向油缸共16條，新補充16條。輪組緩沖油缸32條：擬采用原運梁車輪組緩沖油缸共32條。90°轉(zhuǎn)向支撐油缸8條，擬采用原架橋機后支腿下部的4條支撐油缸，運梁車駐車支撐油缸4條。吊點裝置縱移調(diào)整油缸4條，擬采用原架橋機前懸掛小車橫移調(diào)整油缸1條，新補充3條。吊點裝置橫移調(diào)整油缸8條：擬采用原架橋機提梁小車橫移調(diào)整油缸共4條，新補充4條。吊點裝置變跨調(diào)整油缸2條：擬新補充。導(dǎo)梁機后固定支腿新補充2條翻轉(zhuǎn)油缸、2條支撐油缸，導(dǎo)梁機前滾輪新增2條支腿橫移油缸。導(dǎo)梁機前腿滾輪支腿新增4條支撐油缸，導(dǎo)梁機前鼻梁新增2條翻轉(zhuǎn)油缸，導(dǎo)梁機中滾輪新增2條支腿橫移油缸、4條支撐油缸。導(dǎo)梁機前鼻梁吊具縱移油缸2條，擬新補充。導(dǎo)梁機承車平臺翻轉(zhuǎn)油缸6條，擬新補充；共計油缸需新補充油缸55條。所有油缸的液壓軟管、接頭為保證安全，均需更換。

原運架設(shè)備上共有油缸64條，在設(shè)備改造過程中，只有2條架橋機前支腿支撐油缸、4條輔助導(dǎo)梁支撐油缸、1條架橋機懸掛小車吊重油缸沒有利用到，共計不能利用到新設(shè)備上的油缸7條。

3.2 設(shè)備的傳動、起吊部分改造

新改造運架一體機上，原有絞車4個，擬采用原架橋機4個絞車，采用原架橋機4個絞車的32 kW的電機及減速機作為絞車驅(qū)動。起吊用鋼絲繩直徑24 mm，采用原架橋機的起吊鋼絲繩。所有鋼絲繩的滑輪共計112個，采用原架橋機全部滑輪共計108個，新補充4個。所有滑輪上的軸承及密封全部更新[1]。原運架設(shè)備上的鋼輪因為使用時間較久，且其支撐力和踏面尺寸均無法滿足改造的技術(shù)要求，故沒有選擇。

3.3 設(shè)備的結(jié)構(gòu)部分

新改造的運架梁一體機，考慮需適應(yīng)上述分析的各種特殊工況，因此要求其必須具備6個結(jié)構(gòu)條件。①足夠小的外形尺寸，以便可以順利穿過隧道實現(xiàn)架梁，包括箱梁截面在滿足強度、剛度要求的前提下足夠小；②額定起重運輸能力900 t；③足夠輕的自重；④足夠的安全性；⑤具備較高的工作效率；⑥可以雙向架設(shè)。

為確保滿足上述條件，新改造的運架梁一體機，在主要受力部位并且設(shè)計應(yīng)力較大的部位，須選用高強度鋼材，如Q460和Q690。原運架分體式設(shè)備的主要結(jié)構(gòu)鋼材均為Q345C/D。如果本次改造依舊選用原設(shè)備上的鋼結(jié)構(gòu)，則必須增大原主梁的剛度和強度，這就意味著必須增大設(shè)備箱型梁（包括導(dǎo)梁）的截面，這與要求改造后的設(shè)備必須具備足夠小的外形尺寸相矛盾，因此不可選。另外一種方法是增加原設(shè)備箱型梁鋼板的厚度，即俗稱的局部補強。但這種方法一般要求新增鋼材的內(nèi)應(yīng)力和原主梁的鋼材內(nèi)應(yīng)力大致相當(dāng)，而現(xiàn)有設(shè)備主結(jié)構(gòu)已經(jīng)使用時間較長，其鋼結(jié)構(gòu)上的鋼材疲勞應(yīng)力和新鋼材大不一致，這就會出現(xiàn)5個問題。

①焊接質(zhì)量不容易控制；②新舊鋼材復(fù)合焊接后產(chǎn)生的應(yīng)力不匹配導(dǎo)致主梁使用壽命降低，安全性能降低；③由于制造工序復(fù)雜，工藝難度較大，因此改造費用并不比新制造低多少；④增大了設(shè)備自重，對設(shè)備重載通過已架梁面提出了更高要求，同時增加油耗；⑤設(shè)備高度較大，提梁運輸時重心較高，穩(wěn)定性需等待實踐驗證。

考慮到原設(shè)備返廠，亦會產(chǎn)生拆解、裝車、運輸費用。如果不破壞原有運架設(shè)備的主鋼結(jié)構(gòu)，今后在無穿隧道架設(shè)高速鐵路橋梁項目上，將可以快速恢復(fù)原設(shè)備性能，短時間能可以實現(xiàn)快速、安全、經(jīng)濟的恢復(fù)架設(shè)工作。因此，本次改造設(shè)備的鋼結(jié)構(gòu)采用新制方式更為經(jīng)濟和安全可靠。按此方案改造有10點優(yōu)勢。

①設(shè)備主結(jié)構(gòu)基本全部為新造，安全性更為可靠；②動力系統(tǒng)基本不變，油耗影響成本很小；③順利實現(xiàn)穿隧道運架梁；④可以在距離隧道口負距離或零距離的情況下實現(xiàn)架梁；⑤可架設(shè)雙線并置梁；⑥可架設(shè)小曲線橋梁（進行改造后，可以架設(shè)1500m曲線梁）；⑦可實現(xiàn)雙向架梁，主機無需調(diào)頭，導(dǎo)梁在已架梁面或開闊路基上可實現(xiàn)180°調(diào)頭；⑧更適用于山區(qū)架設(shè)施工及反復(fù)調(diào)頭變向頻次高的工地施工；⑨安全穩(wěn)定性高，橫跨既有線上施工時，對橋下鐵路正常運行時間影響最小；⑩架設(shè)過程中，需要進行高空作業(yè)的人員數(shù)量有所減少，保證了施工安全。

由于新舊2種設(shè)備的主箱梁的截面尺寸和主要鋼板厚度，都不盡相同。為滿足改造后的使用要求，新改造后的運架一體機設(shè)置了7節(jié)主梁和7節(jié)導(dǎo)梁，其中主梁第一、第二、第三、第七均選擇使用Q460和Q690高強度鋼材制造，僅剩余第三、第四、第五節(jié)主梁選用Q345的材料制造，但是這3節(jié)主梁的截面和板材厚度與原有的設(shè)備上主結(jié)構(gòu)完全不同。導(dǎo)梁的第一節(jié)、第二節(jié)、第三節(jié)采用Q460材料和Q690材料，剩下的第四節(jié)、第五節(jié)、第六節(jié)、第七節(jié)導(dǎo)梁采用Q345材料，但其和原有設(shè)備上的鋼結(jié)構(gòu)箱梁截面、板厚均不相同。主機上的馬鞍梁、走行梁均需選用Q460以上級別材料，導(dǎo)梁上的后固定支腿和承車平臺需選用Q690材料，導(dǎo)梁機上的3個滾輪支腿，有部分材料需選用Q690。

實踐證明，這種運架一體機的鋼結(jié)構(gòu)新制比改造舊設(shè)備鋼結(jié)構(gòu)更具備經(jīng)濟性，最為關(guān)鍵的是對設(shè)備今后的使用安全亦有可靠保證。

4 結(jié)論

在現(xiàn)今激烈的競爭市場環(huán)境內(nèi)，企業(yè)若要取得更多的發(fā)展空間就必須要重視橋梁工程設(shè)備的技術(shù)改造，利用現(xiàn)代化的理念和技術(shù)改造現(xiàn)有的機械設(shè)備，提升機械設(shè)備的性能，保證企業(yè)的競爭力。

［1］郝國園.預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁整體頂升關(guān)鍵技術(shù)研究［D］.青島：青島理工大學(xué)，2013.

TQ420.5

B

〔編輯 利 文〕